专利名称：一种正渗透海水淡化浓盐水处理工艺及处理系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种正渗透工艺及釆用该工艺的处理系统，特别涉及一种正渗透海水淡化浓盐水处理工艺及处理系统。
背景技术：
海水淡化厂排放的浓盐水的盐度一般是取用海水的2倍左右。若这些浓盐水排放方式不当，将导致排放海域盐度的升高。研究发现许多类海洋生物的呼吸及排泄能力，都与其周遭环境的盐度有密切的关系。盐度的升高会改变海洋生物本身体液与其生活环境海水中渗透压的平衡，从而降低海洋生物的繁殖力(主要是幼虫和幼仔)，甚至使其灭绝。有些海洋生物对盐度较为敏感，仅能在一个狭窄的盐度变化范围内保持其体液与周围环境间渗透压的平衡。有些海洋生物虽然在盐度增高至某一程度时仍能生存，但其细胞的增殖能力却已大为减低。此外，由于底栖生物无足够的移栖能力，因此浓盐水排放对排水口附近的底栖生物的影响尤其严重。
为避免或减轻海水淡化厂排放的浓盐水对海洋环境的影响，通常应釆取适当的排放措施。对于水电联产方式建设的海水淡化厂，海水淡化的浓盐水通常混入电厂的冷却水排放系统，从而减低排放口的盐度。利用海水淡化浓盐水进行制盐是避免海水淡化浓盐水环境问题的理想方法，使浓盐水被盐场充分利用，完全避免排海。但此种处置方式需要淡化厂近邻盐场，应用范围受到了限制。
对于需要独立建设排放口的海水淡化厂，通常修建排放管道及相应设施，使海水分散排入海中，避免局部海域盐度过分升高。虽然采取了一定的排放措施，但排放海域盐度的升高在所难免，对海洋环境的影响没能避免，而且设备投入成本高。
正渗透是一种与反渗透类似的技术，正渗透是指水通过选择性渗透膜从高水化学势区域向低水化学势区域的传递过程。在反渗透操作中，进料水被施加高于渗透压的压力，驱使进料水中的水分子透过反渗透膜。在正渗透操作中，依靠料液自身的渗透压实现传质过程。正渗透过程的实现需有两个必要因素，其一为可允许水通过而截留其他溶质分子或离子的选择性渗透膜，其二为膜两侧所存在的水化学势差，即传递过程所需要的推 动力。
与反渗透相比，正渗透的优势在于可以在在低压甚至完全没有压力下操作，对污染 物的截留率高，耐膜污染能力较强。
涡轮能量回收装置是反渗透海水淡化的常用设备，于20世纪80年代末开始应用。
该种能量回收装置结构简单，运行可靠，易于维护修理。涡轮能量回收装置的透平叶轮 和泵体叶轮安装在同一壳体中，用高压浓盐水直接冲击透平叶片，通过轴功直接驱动加 压泵工作。
由于这类装置集成了泵叶轮和透平，因而可以完全独立地工作，脱离了要与高压泵 或电机轴相联的束缚，使得装置设计紧凑，拆装容易，检修方便。研究表明，这种装置
对流体压力、流量的波动适应性较好，在较宽的范围内能量回收效率能维持在60%左右， 适合在大流量下工作，规模效率明显。
在反渗透海水淡化系统中，涡轮能量回收装置通常用于回收浓盐水的能量对进海水 进行加压。反渗透海水淡化的浓盐水管道与涡轮能量回收装置的透平叶轮相连，驱动泵 体叶轮旋转。原料海水管道与泵体叶轮相连，压力被提升，从而实现浓盐水能量的回收。
发明内容
本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种正渗透海水淡化浓盐水处理工 艺，该处理工艺能够避免海水淡化浓盐水排海时造成局部海域盐度的升高，保护海洋环 境。
本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是 一种正渗透海水淡 化浓盐水处理工艺，采用正渗透膜组件，使用海水淡化的浓盐水作为汲取液，使用淡水 作为进料液，所述海水淡化的浓盐水在所述正渗透膜组件的透过侧与进料液侧透过的部 分淡水混合成为稀释后的达标盐水后排出正渗透膜组件，所述进料液剩余部分排出正渗 透膜组件。
所述稀释后的达标盐水在排出正渗透膜组件之前经涡轮能量回收装置回收能量用于 加压所述海水淡化的浓盐水。所述淡水包括地表淡水和含盐量低于海水的污水。
为了实现上述正渗透海水淡化浓盐水处理工艺，本发明还提供了一种正渗透海水淡 化浓盐水处理系统，包括进料液水泵、其进料液侧与所述进料液水泵连接的正渗透膜组 件、与所述正渗透膜组件透过侧连接的汲取液水泵，所述正渗透膜组件的进料液侧设置 有剩余进料液排出口 ，所述正渗透膜组件的透过侧设置有稀释后的达标盐水排出口 。
所述汲取液水泵通过涡轮能量回收装置与所述正渗透膜组件连接，所述涡轮能量回 收装置与所述正渗透膜组件的达标盐水排出口连接，所述涡轮能量回收装置设置有稀释 后的达标盐水排出口。
本发明具有的优点和积极效果是(一)可以将海水淡化的浓盐水稀释到原海水的
水平，从而避免排海时造成局部海域盐度的升高，保护海洋环境；(二)在稀释过程中， 由于正渗透膜的选择透过性，虽然进入浓盐水的淡水来源自地表水甚至污水，但不会被 所使用的进料液所污染，因此，经本发明处理后排出的盐水适合重新作为海水淡化的原 料水，被重新利用；(三)在稀释浓盐水的过程中，进料液同时被浓縮，因此，本发明 可对难以降解的污水进行浓縮，降低对污水进一步处理的难度；(四)采用了涡轮能量 回收装置，只需使用电力维持料液流动，除此之外基本不消耗其他电力，具有节约能源 的特点。
图1是本发明正渗透海水淡化浓盐水处理系统的结构示意图。
图中1、进料液水泵，2、汲取液水泵，3、涡轮能量回收装置，4、正渗透膜组件。
具体实施例方式
为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图
详细说明如下
请参阅图1，本发明给出了一种应用正渗透技术，对海水淡化的浓盐水进行处理的工 艺和处理系统。
本发明提出的正渗透技术使用的处理系统主要包括进料液水泵l、汲取液水泵2、涡
轮能量回收装置3、正渗透膜组件4。
上述处理系统使用海水淡化的浓盐水作为汲取液，使用淡水作为进料液，可以使用的进料液包括地表淡水、经处理的污水等，其含盐量低于海水即可。
在进料液水泵的作用下，进料液进入正渗透膜组件，部分淡水透过正渗透膜，剩余 进料液排出系统。
在汲取液水泵的作用下，浓盐水经涡轮能量回收装置加压，进入正渗透膜组件。在 正渗透膜组件中，与进料液侧透过的淡水混合，浓盐水被稀释到海水的水平，排出正渗 透膜组件，经涡轮能量回收装置回收能量后，排出上述处理系统。
系统的涡轮能量回收装置回收稀释后的达标盐水压力，对进入系统的汲取液进行加 压，稀释后的达标盐水对涡轮能量回收装置做的功如下
式中
W1:稀释后的达标盐水对涡轮能量回收装置做的功， p1:排出的稀释后的达标盐水密度， Q1:排出的稀释后的达标盐水流量，
P1:排出的稀释后的达标盐水在涡轮能量回收装置中的压力降， 涡轮能量回收装置对进入上述处理系统浓盐水做的功如下-W2=p2x02xP2 式中-
w2:涡轮能量回收装置对浓盐水做的功，
p2:进料浓盐水密度，
Q2:进料浓盐水流量，
P2:进料浓盐水在能量回收装置的压力升高， 将涡轮能量回收装置的能量转换效率记为ri，
T!= W2/W尸(p2Q2P2)/(pAPi)
基于本发明采用的汲取液，P2与Pi数值接近；由于正渗透系统压降较低，P2与Pi 数值也接近。因此上式可简化为将透过正渗透膜组件的淡水流量记为Q3，则有
tt Q2/Q尸Q2/(Q2+Q3) =l/(l+Q3/Q2) 本发明需要将海水淡化的浓盐水稀释到原海水的水平。海水淡化浓盐水的浓度约为
原海水的两倍，即Ti约为0.5。
涡轮能量回收装置的转换效率随流量的升高而升高，对于大中型装置，转换效率通 常可达60%以上。因此，可以满足本发明的需要。
对于小型装置，如果涡轮能量回收装置的转换效率不能满足系统需要，可通过提高 汲取液水泵的扬程实现本发明的目的。
如果海水淡化厂可以提供带压的浓盐水，本发明的汲取液泵可省略，浓盐水直接进 入本发明的涡轮能量回收装置。
请参见图l，在进料液水泵l的作用下，进料液进入正渗透膜组件4，部分淡水透过 正渗透膜组件4，剩余进料液排出系统；在汲取液水泵2的作用下，浓盐水经涡轮能量回 收装置3加压，进入正渗透膜组件4，在正渗透膜组件4中，与进料液侧透过的淡水混合， 稀释后的达标盐水排出正渗透膜组件4，经涡轮能量回收装置3回收能量后，排出系统。
本发明利用海水淡化浓盐水与淡水(如河水、含盐量低于海水的污水等)之间的渗 透压，使淡水渗透到浓盐水中，从而使浓盐水被稀释到海水的水平。可应用于海水淡化 浓盐水处置、回用、废水浓縮等场合。
尽管上面结合附图对本发明的优选实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述 的具体实施方式
，上述的具体实施方式
仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普 通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下， 还可以作出很多形式，这些均属于本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种正渗透海水淡化浓盐水处理工艺，其特征在于，采用正渗透膜组件，使用海水淡化的浓盐水作为汲取液，使用淡水作为进料液，所述海水淡化的浓盐水在所述正渗透膜组件的透过侧与进料液侧透过的部分淡水混合成为稀释后的达标盐水后排出正渗透膜组件，所述进料液剩余部分排出正渗透膜组件。
2. 根据权利要求1所述的正渗透海水淡化浓盐水处理工艺，其特征在于，所述稀释 后的达标盐水在排出正渗透膜组件之前经涡轮能量回收装置回收能量用于加压所述海水 淡化的浓盐水。
3. 根据权利要求1或2所述的正渗透海水淡化浓盐水处理工艺，其特征在于，所述 淡水包括地表淡水和含盐量低于海水的污水。
4. 一种正渗透海水淡化浓盐水处理系统，其特征在于，包括进料液水泵(1)、其 进料液侧与所述进料液水泵连接的正渗透膜组件(4)、与所述正渗透膜组件(4)透过 侧连接的汲取液水泵(2)，所述正渗透膜组件(4)的进料液侧设置有剩余进料液排出 口，所述正渗透膜组件(4)的透过侧设置有稀释后的达标盐水排出口。
5. 根据权利要求4所述的正渗透海水淡化浓盐水处理系统，其特征在于，所述汲取 液水泵(2)通过涡轮能量回收装置(3)与所述正渗透膜组件(4)连接，所述涡轮能量 回收装置(3)与所述正渗透膜组件(4)的达标盐水排出口连接，所述涡轮能量回收装 置(3)设置有稀释后的达标盐水排出口。
全文摘要
本发明公开了一种正渗透海水淡化浓盐水处理工艺，采用正渗透膜组件，使用海水淡化的浓盐水作为汲取液，使用淡水作为进料液，海水淡化的浓盐水在正渗透膜组件的透过侧与进料液侧透过的部分淡水混合成为稀释后的达标盐水后排出正渗透膜组件，进料液剩余部分排出正渗透膜组件。本发明还公开了一种正渗透海水淡化浓盐水处理系统，包括进料液水泵、其进料液侧与进料液水泵连接的正渗透膜组件、与正渗透膜组件透过侧连接的汲取液水泵，正渗透膜组件的进料液侧设置有剩余进料液排出口，正渗透膜组件的透过侧设置有稀释后的达标盐水排出口。本发明可以将海水淡化的浓盐水稀释到原海水的水平，从而避免排海水时造成局部海域盐度的升高，保护海洋环境。
文档编号C02F103/08GK101671065SQ20091007080
公开日2010年3月17日 申请日期2009年10月14日 优先权日2009年10月14日
发明者初喜章, 赵河立, 阮国岭 申请人:国家海洋局天津海水淡化与综合利用研究所